大亚湾RPC探测器性能及其对本底测量的研究

• 作 者: 徐吉磊
• 机 构: 中国科学院大学
• 出 处: 中国科学院研究生院 中国科学院大学
• 发表日期: 2011年期
• 关键词: 大亚湾核电站 中微子实验 RPC探测器 RPC模块效率 本底测量

中微子物理是当今粒子物理、天体物理与宇宙学的交叉前沿与实验研究的热点。中微子混合角θ13是中微子物理的基本参数之一，其数值的大小将决定未来中微子物理的发展方向。反应堆中微子实验是精确测量θ13的主要途径之一。大亚湾中微子实验利用我国深圳大亚湾核电站群精确测量sin2(2θ13)。为了达到0.01测量灵敏度的物理目标，必须将实验的本底压低到满足物理要求，优化探测器设计，提高反符合探测器的探测效率。　　
大亚湾中微子实验使用水契仑科夫和RPC双重探测器来给出μ子的反符合(veto)信号。本论文主要阐述大亚湾实验RPC探测器方面的设计、测量、计算和模拟。包括模块单元的设计，模块的机械强度测试，如形变和抗震动能力等。　　
在模拟方面，得到了大亚湾RPC探测器在单层效率95％的情况下的整体效率>96％，结果满足大亚湾的设计要求。优化探测器模块的摆放，对不同的实验点采取不同的摆放，优化后可以提高约0.5％的RPC整体效率。　　
在模块测量方面，对模块进行了详细的性能研究，给出模块生产的质量控制标准，对模块性能进行了详细的统计。同时对模块测量系统的气体、电子学等方面也进行了研究，各个部分能够正常工作，使整个测量系统成为一个有机的整体，为将来大亚湾RPC系统的运行提供了经验。　　
提出在大亚湾每个实验大厅增加两块望远镜RPC，给出设计，并进行了详细的模拟和研究。增加望远镜RPC可以扩充大亚湾实验的研究内容，如精确测量地下μ子角分布，中子本底，对水池纯净水的质量监测等。更为重要的是提供了测量岩石中子的实验手段，望远镜RPC可以为提高θ13的测量精度做出贡献。